EP0681269B1 - Method and apparatus for reproducing a radiograph as a visible image - Google Patents

Method and apparatus for reproducing a radiograph as a visible image Download PDF

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EP0681269B1
EP0681269B1 EP95201145A EP95201145A EP0681269B1 EP 0681269 B1 EP0681269 B1 EP 0681269B1 EP 95201145 A EP95201145 A EP 95201145A EP 95201145 A EP95201145 A EP 95201145A EP 0681269 B1 EP0681269 B1 EP 0681269B1
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EP
European Patent Office
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image values
function
transformation
pass
values
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95201145A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0681269A1 (en
Inventor
Ulrich Dr. Neitzel
Hanns-Ingo Maack
Thomas Pralow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Philips Patentverwaltung GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP0681269A1 publication Critical patent/EP0681269A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0681269B1 publication Critical patent/EP0681269B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/90—Dynamic range modification of images or parts thereof

Definitions

  • the This (detail) contrast depends on the logarithm of the exposure hereinafter referred to as "contrast function”. So the density function of a film depends and contrast function are inseparable, i.e. they are correlated.
  • the x-ray still results not a visible image, but a digital one dependent on the exposure Input image values of existing data field.
  • This data field can be created using a suitable output unit. e.g. a laser imager, or using a monitor in "Introduction to the Physics of Diagnostic Radiology", 3rd Edition, Lea & Febiger, Philadelphia, 1984, known, the user can subsequently by means of a so-called Window processing (windowing) the slope of the density function and its Specify location.
  • Window processing windowowing
  • density function and contrast function also depend on this from each other (the contrast corresponds to the slope of the density function).
  • EP-A-482 712 describes a method for converting digital input image values known in a visible image, in which the dynamics in the large area Image areas is compressed, while the detail contrasts are preserved.
  • the input image values are subjected to low-pass filtering.
  • the low-pass image values thus formed are in accordance with a compensation function transformed, the image values positive for small low-pass values and large ones Low pass image values generated negative image values. These image values become pixel by pixel superimposed on the input image values.
  • the disadvantage here is that the compensatory function that can be specified by the user on the one hand the brightness or density of the output image changes, but otherwise one Has an influence on the image, which the user cannot immediately predict.
  • the ratio of the small structures in the image (or the high spatial frequency components) to the large structures in the image (or the low ones) Spatial frequency components) compared to the unprocessed input image changed, so that the small structures stand out more.
  • the means that the contrast function and the density function are no longer together are correlated - if you use the contrast function on the image areas with the higher ones Spatial frequencies and the density function relates to the image areas with the low spatial frequencies.
  • the user cannot overlook whether and how the parameters given by him - the compensation function or Weighting factor - affect the contrast and density of the visible image.
  • the object of the present invention is to provide a method for reproducing a spatial distribution, in particular an X-ray image, its pixels digital input image values are assigned to create the user can easily adapt the image character to his needs.
  • “Complementary filtering” is understood to mean filtering that together with the filtering in the other signal path from the input image values composite input image results. For example, in one Low-pass filtering, then must in the other Signal path a high-pass filtering are made, with the same Filter kernel. The pixel-by-pixel summation of the through these two filter processes generated low-pass and high-pass image would do so from the input image values composite input picture result.
  • the invention is based on the following considerations. Because in at least one of the filtering is carried out in both signal paths, it is possible to and to influence the low-pass components in the picture to be reproduced differently, by choosing the transformation functions in such a way that in the high-pass portions of the picture, i.e. in its fine or spatially small Details results in the contrast function specified by the user, and that in the Low pass portions of the image, i.e. in its rough or spatially large structures gives the desired density function.
  • the transformation functions required for this can always be determined from the specified contrast and density functions deduce.
  • the user can contrast and density (or brightness) of the image specify directly, i.e. Image parameters that are immediately evident to him - in Contrary to parameters such as the compression curve or the boost factor in the known method, whose influence on the character of the picture is not without more are predictable.
  • the dynamics of the large-scale structures compressed. If - by chance - the one entered Density function corresponds to the correlated density function, there is none at all Transformation of the low-pass image values, i.e. the transformed low-pass image values have the value zero. In this case, only the input image values transformed according to the first transformation function, that of the correlated Density function corresponds. If the above requirement is not met, result from the difference between the entered and the correlated density function by transforming it from zero Low pass image values, which creates the dynamic range for the large image areas (low spatial frequencies) is changed - usually compressed - is.
  • Correlated contrast function is understood to mean that contrast function which is correlated with the density function entered by the user, i.e. corresponds to the differential quotient of this density function.
  • correlated density function is understood to mean the density function which corresponds to that of Contrast function entered by the user is correlated, i.e. the integral over the Contrast function corresponds.
  • the high-pass image values with a - usually not constant - weighting factor multiplied is the Weighting factor zero, and the desired contrast and density function thereby achieved that only the input image values corresponding to the entered density function can be transformed. This requirement is not fulfilled, then the weighting factor results from the difference between the entered contrast function and the correlated contrast function.
  • An embodiment of the invention suitable for X-ray imaging systems in which it is assumed that the X-ray exposure digital image values are formed, the dose or the exposure in the relevant pixels are proportional, provides that the input image values from these image values a logarithmic transformation can be derived.
  • an X-ray emitter 1 emits an X-ray beam 2, the one Patient 3 penetrated.
  • the resulting X-ray relief is created by one Image detector 4, 5 converted into an electrical signal, the temporal course of which corresponds to the spatial course of the X-rays behind the object.
  • the image detector comprises a cylindrical drum 4 which is rotatable about an axis 40 and is coated with a photoconductor - preferably selenium.
  • the X-ray relief is converted into a charge pattern on the photoconductor, which with the help a suitable sensor 5, which is arranged to be displaceable parallel to the axis of rotation 40 is read out with the drum rotating and converted into an electrical signal becomes.
  • the output signal of the sensor 5 is fed to an amplifier 6 and then in an analog-digital converter 7 in a sequence of e.g. 16 bit wide data words implemented. These data words are proportional to the exposure or the dose D, which is generated by the x-ray in the individual pixels.
  • This digital data words are processed in an image processor in a series of processing steps, which are symbolized in FIG. 1 by individual blocks, one Subjected to image processing.
  • a first step the data words are corrected, which eliminates all detector-specific errors in the data words, so that a data record freed from these errors is then available.
  • the resulting data words E are proportional to the logarithm of the dose D or exposure resulting in the individual pixels.
  • the input image values E are stored in a memory 10 and subjected to low-pass filtering (block 11).
  • Each pixel is assigned a low-pass image value L 0 , which corresponds to the arithmetic mean of the input image values of those pixels that are in a kernel, a preferably square section of the X-ray image, in the center of which is the pixel for which the low-pass filter Image value must be formed.
  • the kernel should be significantly larger than the fine structures relevant for medical diagnosis and correspond to an area of 3 cm x 3 cm, for example. In this way, low-pass image values L o are generated in succession for all pixels.
  • the low-pass image values L o are then subjected to a transformation in accordance with a transformation function T 2 (block 12).
  • the transformation function depends in a manner yet to be explained on the contrast function C i and the density function D i , which the user can specify independently of one another, from which (block 16) the transformation function T 2 is calculated.
  • the transformation is expediently carried out with the aid of a table memory (lookup table) which interprets the input values - in this case the low-pass image values L o as addresses, under which the transformed image values L are stored.
  • the functions C i and D i can be specified by the user using a suitable input unit, for example a keyboard or a graphics tablet. In principle, however, it would also be possible for the user to specify the density and the contrast function by selecting a contrast function and a density function from a group of contrast or density functions that are already present and stored in a memory.
  • the values L thus represent the transformed low-pass image values saved after the transformation (block 13).
  • the saved input image values E and the stored transformed low-pass image values L become Summed pixel by pixel, so that the resulting total image value S is the sum corresponds to the input image value E and the transformed low-pass image value L, which are each assigned to the same pixel.
  • the resulting sum image values S are subjected to a transformation in accordance with a transformation function T 1 .
  • the transformation function T 1 is derived in a manner to be described in block 16 from the contrast function C i specified by the user.
  • the output image values A resulting from this transformation are fed to an image output unit 18, for example a laser imager, which generates a visible image therefrom, the density of which depends linearly on the size of the output image values A.
  • the coarse structures are not suppressed by the low-pass filtering. Therefore, these structures are influenced by both the transformation function T 1 and the transformation function T 2 .
  • the transformation function T 2 is selected such that the desired density curve or the user-specified density curve for the rough image details after this transformation and summation with the input image values E (block 14) and after the further transformation (block 17) D i results.
  • the user first gives the contrast function C i before (block 161).
  • 2a shows such a contrast function C i , ie the contrast as a function of the logarithm of the exposure or dose normalized to a reference value or - since there is a linear relationship between the exposure B and the image values - as a function of the input image values E.
  • the user only has to specify the contrast function at some support points, which are marked by crosses in FIG. 2a.
  • the course of the contrast function shown in solid lines results from suitable smoothing methods, for example, by cubic spline interpolation.
  • the curve T 1 represents the transformation function with which the values S must be transformed so that the values A result. It is a prerequisite that the values S are limited to the range of values in which the transformation function T 1 is defined.
  • the transformation function T 1 thus calculated is stored in the table memory 17 (block 164), so that an output image value A is assigned to each of the sum image values S in accordance with this transformation function.
  • the curve T 1 corresponds to the density function which can be derived from the predetermined contrast function C i (FIG. 2a) if this calculated density function (H) is compressed or compressed (or expanded) with respect to its ordinate and abscissa values in such a way that the degree of blackening the given density range of the image output unit 18 is adapted.
  • the function T 1 determined in this way generally does not correspond to the density function desired by the user.
  • the density function D i ie the density as a function of the logarithm of the exposure (dose) divided by reference value or as a function of the input image values E or the sum image values S, is specified by the user (block 165) as is the contrast function C i . 2d, the density function D i specified by the user is shown with dashed lines. It can be seen that T 1 differs significantly from this density function D i . In order to compensate for this deviation, the difference between the abscissa values of T 1 and D i is determined as a function of the respective abscissa value of D i . This is indicated in Fig.
  • the image output unit 18 for example a laser imager, generates a visible image from the output image values A, the density of which depends linearly on the output image values A.
  • the relationship between the intensity of the laser beam and the density of the image generated with it is non-linear.
  • the image output unit 18 comprises a further table memory 181, the output signal of which is fed via a digital-analog converter 182 to a unit 183 which controls the exposure of the visible image to be generated in accordance with the analog output signal.
  • the sum signal S successively undergoes a transformation in accordance with the transformation function T 1 and a further transformation in accordance with the predetermined characteristic curve of the image display device 18. It is clear to the person skilled in the art that he combines the two successive transformations into a single transformation - with a correspondingly changed transformation function can, so that only one table memory is required instead of two table memories.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of another embodiment of the Invention shown, in which the generation of the input image values E and Processing of the output image values A is done in the same way as that 1, which is why the necessary parts of the 4 are omitted for the sake of simplicity.
  • E low-pass image values are derived, which are added to the input image values after transformation 4 are weighted high-pass image values added to the - previously transformed - input image values according to the so-called unsharp masking process.
  • the input image values E are subjected to a first transformation by means of a table memory 21, so that transformed image values E t result.
  • the transformation takes place in accordance with a transformation function F, in which the transformed image values E t depend in the same way on the input image values E, in which, in the density function D i specified by the user, the density D depends on the logarithm of the exposure (log B).
  • the transformation function F can thus be derived directly from the density function D i .
  • the input image values E are subjected to low-pass filtering (Block 22), with respect to the size of the kernel of the low pass filter, the in Connection made with Fig. 1 apply. That way Low-pass image values L generated are subtracted from the input image values E. (Block 23). Since the input image values E information about both small and contain large structures, while the low-pass image values L only contain information Contained over large structures include those resulting from subtraction Image values H only information about the fine structures. So it's about around high-pass image values H. The high-pass image values H are calculated with a weighting factor G multiplied, which is dependent on the low-pass image values L. (Block 25)
  • Curve C i represents the contrast function specified by the user (see also FIG. 2a).
  • the function D ' i determined in this way corresponds to the contrast function that a film with the density function D i specified by the user would have.
  • the transformed input image values E t and the weighted high-pass image values H t which are assigned to the same pixel are then added (block 27), and the image values A obtained in this way are fed to the image output unit (not shown).
  • FIG. 5 the block diagram of a preferred embodiment is shown schematically.
  • the signal processing in front of the input image value memory 10 takes place as explained in connection with FIG. 1. While in the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 4, low-pass filtering (FIG. 1) or high-pass filtering (FIG. 4) takes place only in one of the two signal paths, while no filtering takes place in the other signal path, 5 illustrated embodiment carried out high-pass filtering in one signal path and low-pass filtering in the other signal path, each with the same filter kernel.
  • This has the advantage that the transformation functions are no longer calculated by a more or less complicated calculation from the density function D i and the contrast function C i , which are specified by the user, since in this special case these functions already represent the transformation functions.
  • low-pass filtering is carried out in a signal path (block 32), after which the generated low-pass image values L o are subjected to a transformation, the transformation functions corresponding to the density function D i specified by the user.
  • the low-pass image values L o from the input image values E subtracted (block 33), so that high-pass image values H are formed.
  • This high-pass filtering is complementary to the low-pass filtering in the other signal path, ie the addition of H and L o provides the input image values E.
  • the high-pass image values are multiplied by a weighting factor G (block 35), which is taken from a table memory in which the contrast function C i , ie the contrast is stored as a function of the input image values.
  • the contrast provided for the different image values is determined from the table memory 34 as a function of the low-pass image value L o or - as indicated by dashed lines - by the input image value E for the respective pixel.
  • G is greater than 1, so that the detail contrasts are increased accordingly in the image to be reproduced.
  • the high-pass image values H t transformed by this multiplication are added pixel by pixel to the transformed low-pass image values which are each assigned to the same pixel.
  • the image values A obtained by the summation are fed to the image output unit, not shown.
  • the image output unit as a visible image e.g. generates a film image, but a monitor can also be used as the image output unit serve.
  • the user needs only one instead of a density function Specify brightness function.
  • the invention is also not only for the implementation of X-rays are suitable in a visible image, but you can also use that e.g. obtained with the help of magnetic resonance or ultrasound methods Process image data accordingly. It is only essential that the smaller picture structures have a lower dynamic range than the larger picture structures.

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Description

In der konventionellen Radiographie werden sichtbare Bilder einer Röntgenaufnahme mittels eines Filmes hergestellt, der während der Röntgenaufnahme belichtet wird. Die Erkennbarkeit von Details auf einem solchen Röntgenfilm hängt einerseits von dem Detailkontrast und andererseits von der Dichte ab.In conventional radiography there are visible images of an X-ray produced by means of a film which is exposed during the X-ray exposure. The recognizability of details on such an X-ray film depends on the one hand the detail contrast and on the other hand on the density.

Unter "Dichte" wird hierbei der dekadische Logarithmus des Quotienten aus der auf den Röntgenfilm auffallenden Lichtmenge und der vom Röntgenfilm durchgelassenen Lichtmenge bezeichnet. Dieser Begriff ist gleichbedeutend mit den in der Literatur als "Schwärzung" oder als "optische Dichte" bezeichneten Begriffen. Die Dichte eines Films nimmt mit dem dekadischen Logarithmus seiner Belichtung zu - wenn man von Solarisationseffekten absieht. Diese Abhängigkeit der Dichte vom Logarithmus der Belichtung wird im folgenden auch als "Dichtefunktion" bezeichnet.Under "density" the decimal logarithm of the quotient from the the amount of light striking the X-ray film and the amount of light transmitted by the X-ray film Designated amount of light. This term is synonymous with that in the literature terms referred to as "blackening" or "optical density". The concentration of a film increases with the decimal logarithm of its exposure - if apart from solarization effects. This dependence of density on The logarithm of the exposure is also referred to below as the "density function".

Als Kontrast C wird hierbei der Differentialquotient der Dichtefunktion bezeichnet, d.h. C = dD/d(log B), wobei D die Dichte und B die Belichtung darstellt. Die Abhängigkeit dieses (Detail-) Kontrastes vom Logarithmus der Belichtung wird im folgenden als "Kontrastfunktion" bezeichnet. Bei einem Film hängen also Dichtefunktion und Kontrastfunktion untrennbar miteinander zusammen, d.h. sie sind korreliert.Contrast C is the differential quotient of the density function, i.e. C = dD / d (log B), where D is density and B is exposure. The This (detail) contrast depends on the logarithm of the exposure hereinafter referred to as "contrast function". So the density function of a film depends and contrast function are inseparable, i.e. they are correlated.

Bei digitalen Röntgenaufnahmesystemen ergibt sich aus der Röntgenaufnahme noch kein sichtbares Bild, sondern ein aus digitalen, von der Belichtung abhängigen Eingangs-Bildwerten bestehendes Datenfeld. Dieses Datenfeld kann mittels einer geeigneten Ausgabeeinheit. z.B. eines Laser-Imagers, oder mittels eines Monitors in "Introduction to the Physics of Diagnostic Radiology", 3rd Edition, Lea & Febiger, Philadelphia, 1984, bekannt, kann der Benutzer nachträglich mittels einer sogenannten Fensterverarbeitung (windowing) die Steigung der Dichtefunktion und deren Lage vorgeben. Allerdings hängen auch hierbei Dichtefunktion und Kontrastfunktion voneinander ab (der Kontrast entspricht der Steigung der Dichtefunktion).In digital x-ray imaging systems, the x-ray still results not a visible image, but a digital one dependent on the exposure Input image values of existing data field. This data field can be created using a suitable output unit. e.g. a laser imager, or using a monitor in "Introduction to the Physics of Diagnostic Radiology", 3rd Edition, Lea & Febiger, Philadelphia, 1984, known, the user can subsequently by means of a so-called Window processing (windowing) the slope of the density function and its Specify location. However, density function and contrast function also depend on this from each other (the contrast corresponds to the slope of the density function).

Aus der EP-A-482 712 ist ein Verfahren zur Umsetzung digitaler Eingangs-Bildwerte in ein sichtbares Bild bekannt, bei dem die Dynamik in den großflächigen Bildbereichen komprimiert wird, während die Detailkontraste erhalten bleiben. Zu diesem Zweck werden die Eingangs-Bildwerte einer Tiefpaßfilterung unterzogen. Die so gebildeten Tiefpaß-Bildwerte werden gemäß einer Ausgleichsfunktion transformiert, die für kleine Tiefpaß-Bildwerte positive Bildwerte und große Tiefpaß-Bildwerte negative Bildwerte erzeugt. Diese Bildwerte werden bildpunktweise den Eingangs-Bildwerten überlagert.EP-A-482 712 describes a method for converting digital input image values known in a visible image, in which the dynamics in the large area Image areas is compressed, while the detail contrasts are preserved. To for this purpose, the input image values are subjected to low-pass filtering. The low-pass image values thus formed are in accordance with a compensation function transformed, the image values positive for small low-pass values and large ones Low pass image values generated negative image values. These image values become pixel by pixel superimposed on the input image values.

Nachteilig ist dabei, daß die vom Benutzer vorgebbare Ausgleichsfunktion einerseits die Helligkeit bzw. die Dichte des Ausgangs-Bildes verändert, im übrigen aber einen Einfluß auf das Bild hat, den der Benutzer nicht unmittelbar vorhersehen kann.The disadvantage here is that the compensatory function that can be specified by the user on the one hand the brightness or density of the output image changes, but otherwise one Has an influence on the image, which the user cannot immediately predict.

Weiterhin ist aus der DE-PS 29 52 422 ein sogenanntes "Unsharp Masking"-Verfahren bekannt, bei dem aus den digitalen Eingangs-Bildwerten einer Röntgenaufnahme HochpaßBildwerte abgeleitet werden, die mit einem Gewichtungsfaktor gewichtet und danach den Eingangs-Bildwerten überlagert werden. Der Gewichtungsfaktor kann dabei eine Konstante sein, er kann aber auch in Abhängigkeit von den Eingangs-Bildwerten oder in Abhängigkeit von daraus abgeleiteten Tiefpaß-Bildwerten geändert werden.Furthermore, from DE-PS 29 52 422 a so-called "Unsharp Masking" process known in which one of the digital input image values X-ray image of high-pass image values are derived using a weighting factor weighted and then superimposed on the input image values. The Weighting factor can be a constant, but it can also be dependent from the input image values or depending on them Low pass image values are changed.

Bei beiden Verfahren wird das Verhältnis der kleinen Strukturen im Bild (bzw. der hohen Ortsfrequenz-Anteile) zu den großen Strukturen im Bild (bzw. den niedrigen Ortsfrequenz-Komponenten) im Vergleich zu dem unverarbeiteten Eingangsbild verändert, und zwar so, daß die kleinen Strukturen stärker hervortreten. Das bedeutet, daß die Kontrastfunktion und die Dichtefunktion nicht mehr miteinander korreliert sind - falls man die Kontrastfunktion auf die Bildbereiche mit den höheren Ortsfrequenzen bezieht und die Dichtefunktion auf die Bildbereiche mit den niedrigen Ortsfrequenzen. Allerdings kann der Benutzer dabei nicht übersehen, ob und wie die von ihm vorgegebenen Parameter - die Ausgleichsfunktion bzw der Gewichtungsfaktor - den Kontrast und die Dichte des sichtbaren Bildes beeinflussen.In both methods, the ratio of the small structures in the image (or the high spatial frequency components) to the large structures in the image (or the low ones) Spatial frequency components) compared to the unprocessed input image changed, so that the small structures stand out more. The means that the contrast function and the density function are no longer together are correlated - if you use the contrast function on the image areas with the higher ones Spatial frequencies and the density function relates to the image areas with the low spatial frequencies. However, the user cannot overlook whether and how the parameters given by him - the compensation function or Weighting factor - affect the contrast and density of the visible image.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Wiedergabe einer räumlichen Verteilung, insbesondere einer Röntgenaufnahme, deren Bildpunkten digitale Eingangsbildwerte zugeordnet sind, zu schaffen, bei dem der Benutzer auf einfache Weise den Bildcharakter seinen Bedürfnissen anpassen kann.The object of the present invention is to provide a method for reproducing a spatial distribution, in particular an X-ray image, its pixels digital input image values are assigned to create the user can easily adapt the image character to his needs.

Diese Aufgabe wird durch folgende Maßnahmen gelöst.

  • Eingeben der für die Wiedergabe gewünschten Kontrastfunktion und Dichtefunktion,
  • Verarbeiten der Eingangs-Bildwerte in zwei Signalpfaden, Summieren der in den Signalpfaden gebildeten Bildwerte und Zuführen der so entstehenden Summen-Bildwerte zu einer Ausgabeeinheit zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes,
  • Filterung der Eingangs-Bildwerte in dem einen Signalpfad zur Erzeugung von Tiefpaß- oder Hochpaß-Bildwerten und dazu komplementäre oder keine Filterung in dem anderen Signalpfad,
  • Transformation der in dem anderen Signalpfad entstehenden Bildwerte oder der Summen-Bildwerte mit einer ersten Transformationsfunktion und Transformation der in dem einen Signalpfad gebildeten Bildwerte mit einer zweiten Transformationsfunktion, wobei die beiden Transformationsfunktionen so aus der eingegebenen Dichte- und Kontrastfunktion abgeleitet werden, daß in dem wiedergegebenen Bild der Detailkontrast entsprechend der Kontrastfunktion und die Helligkeit bzw Dichte der gößeren Bildstrukturen entsprechend der Dichtefunktion verlaufen.
This task is solved by the following measures.
  • Enter the contrast function and density function desired for the playback,
  • Processing the input image values in two signal paths, summing the image values formed in the signal paths and feeding the resulting sum image values to an output unit for generating a visible image,
  • Filtering the input image values in one signal path to generate low-pass or high-pass image values and complementary or no filtering in the other signal path,
  • Transformation of the image values arising in the other signal path or the sum image values with a first transformation function and transformation of the image values formed in the one signal path with a second transformation function, the two transformation functions being derived from the entered density and contrast function in such a way that in the reproduced one Image of the detail contrast according to the contrast function and the brightness or density of the larger image structures run according to the density function.

Unter "komplementärer Filterung" wird dabei eine Filterung verstanden, die zusammen mit der Filterung in dem anderen Signalpfad das aus den Eingangs-Bildwerten zusammengesetzte Eingangsbild ergibt. Wird beispielsweise in dem einen Signalpfad eine Tiefpaßfilterung vorgenommen, dann muß in dem anderen Signalpfad eine Hochpaßfilterung vorgenommen werden, und zwar mit dem gleichen Filterkernel. Die bildpunktweise Summierung des durch diese beiden Filterprozesse erzeugten Tiefpaß- und Hochpaßbildes würde das aus den Eingangs-Bildwerten zusammengesetzte Eingangsbild ergeben.“Complementary filtering” is understood to mean filtering that together with the filtering in the other signal path from the input image values composite input image results. For example, in one Low-pass filtering, then must in the other Signal path a high-pass filtering are made, with the same Filter kernel. The pixel-by-pixel summation of the through these two filter processes generated low-pass and high-pass image would do so from the input image values composite input picture result.

Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen. Da in mindestens einem der beiden Signalpfade eine Filterung durchgeführt wird, ist es möglich, die Hochpaß- und die Tiefpaßanteile in dem wiederzugebenden Bild unterschiedlich zu beeinflussen, und zwar durch geeignete Wahl der Transformationsfunktionen so, daß sich in den Hochpaßanteilen des Bildes, d.h. in seinen feinen bzw. räumlich kleinen Details die vom Benutzer vorgegebene Kontrastfunktion ergibt, und daß sich in den Tiefpaßanteilen des Bildes, d.h. in seinen groben bzw. räumlich großen Strukturen die gewünschte Dichtefunktion ergibt. Die dafür erforderlichen Transformationsfunktionen lassen sich stets aus den vorgegebenen Kontrast- und Dichtefunktionen ableiten. Somit kann der Benutzer Kontrast und Dichte (bzw. Helligkeit) des Bildes unmittelbar vorgeben, d.h. Bildparameter, die für ihn unmittelbar evident sind - im Gegensatz zu Parametern wie der Kompressionskurve oder dem Anhebungsfaktor bei dem bekannten Verfahren, deren Einfluß auf den Bildcharakter nicht ohne weiteres vorhersehbar sind.The invention is based on the following considerations. Because in at least one of the filtering is carried out in both signal paths, it is possible to and to influence the low-pass components in the picture to be reproduced differently, by choosing the transformation functions in such a way that in the high-pass portions of the picture, i.e. in its fine or spatially small Details results in the contrast function specified by the user, and that in the Low pass portions of the image, i.e. in its rough or spatially large structures gives the desired density function. The transformation functions required for this can always be determined from the specified contrast and density functions deduce. Thus, the user can contrast and density (or brightness) of the image specify directly, i.e. Image parameters that are immediately evident to him - in Contrary to parameters such as the compression curve or the boost factor in the known method, whose influence on the character of the picture is not without more are predictable.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin,

  • daß die erste Transformationsfunktion der eingegebenen Dichtefunktion entspricht,
  • daß die zweite Transformationsfunktion der eingegebenen Kontrastfunktion entspricht,
  • daß aus den Eingangs-Bildwerten Hochpaß-Bildwerte abgeleitet werden
  • daß die Hochpaß-Bildwerte mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert werden, dessen Abhängigkeit von den Tiefpaß-Bildwerten der zweiten Transformationsfunktion entspricht
  • daß aus den Eingangs-Bildwerten Tiefpaß-Bildwerte abgeleitet werden
  • daß die Tiefpaß-Bildwerte einer Transformation entsprechend der ersten Transformationsfunktion unterzogen werden
  • daß die transformierten Tiefpaß-Bildwerte und die mit dem Gewichtungsfaktor multiplizierten Hochpaß-Bildwerte bildpunktweise überlagert werden.
A preferred embodiment of the invention consists in
  • that the first transformation function corresponds to the entered density function,
  • that the second transformation function corresponds to the entered contrast function,
  • that high-pass image values are derived from the input image values
  • that the high-pass image values are multiplied by a weighting factor whose dependence on the low-pass image values corresponds to the second transformation function
  • that low-pass image values are derived from the input image values
  • that the low-pass image values are subjected to a transformation in accordance with the first transformation function
  • that the transformed low-pass image values and the high-pass image values multiplied by the weighting factor are superimposed pixel by pixel.

Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform, bei der in dem einen Signalpfad eine Hochpaßfilterung und im anderen Signalpfad eine Tiefpaßfilterung besteht darin, daß die beiden Transformationsfunktionen aus der vorgegebenen Kontrast- und Dichtefunktion nicht durch eine aufwendige Ableitung errechnet werden müssen, sondern daß sie mit diesen identisch sind. Die Tiefpaßanteile werden in dem einen Signalpfad durch eine Transformationsfunktion transformiert, die der vom Benutzer eingegebenen Dichtefunktion entspricht, und die Hochpaßbildwerte werden in dem anderen Signalpfad mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert, dessen Abhängigkeit von den Eingangs-Bildwerten oder den Tiefpaß-Bildwerten der vom Benutzer vorgegebenen Kontrastfunktion entspricht (diese Multiplikation mit dem Gewichtungsfaktor stellt die zweite Transformation dar, die allerdings von zwei Parametern, nämlich den Hochpaß-Bildwerten auf der einen Seite und den Eingangs- oder den Tiefpaß-Bildwerten auf der anderen Seite abhängt).The particular advantage of this embodiment, in which one signal path high-pass filtering and low-pass filtering in the other signal path in that the two transformation functions from the given contrast and density function cannot be calculated by a complex derivation must, but that they are identical to these. The low pass components are in the one signal path is transformed by a transformation function that the of User entered density function corresponds, and the high-pass image values are multiplied in the other signal path by a weighting factor whose Dependence on the input image values or the low-pass image values of the from User specified contrast function corresponds (this multiplication by the Weighting factor represents the second transformation, but of two Parameters, namely the high-pass image values on the one hand and the input or the low-pass image values on the other side).

Es ist nicht erforderlich, daß in beiden Signalen die Eingangsbildwerte einem Filterprozeß unterworfen werden; es genügt, wenn nur in einem der beiden Signalpfade eine (Tiefpaß- oder Hochpaß-) Filterung durchgeführt wird. It is not necessary for the input image values to be one in both signals Be subjected to the filtering process; it is enough if only in one of the two Signal paths a (low-pass or high-pass) filtering is carried out.

Eine darauf basierende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor,

  • daß die erste Transformationsfunktion durch Berechnung des Integrals über die eingegebene Kontrastfunktion und durch Anpassung des Integrals an die maximale Dichte bzw. Helligkeit eines sichtbaren Bildes gebildet wird,
  • daß die zweite Transformationsfunktion aus der Differenz der ersten Transformationsfunktion und der eingegebenen Dichtefunktion für jeweils die gleiche Dichte bzw. Helligkeit ermittelt wird,
  • daß aus den Eingangs-Bildwerten Tiefpaß-Bildwerte gebildet werden, die entsprechend der zweiten Transformationsfunktion transformiert werden,
  • daß die transformierten Tiefpaß-Bildwerte den Eingangs-Bildwerten überlagert werden und
  • daß die dadurch entstehenden Summen-Bildwerte einer Transformation entsprechend der ersten Transformationsfunktion unterzogen werden.
An embodiment of the method according to the invention based on this provides
  • that the first transformation function is formed by calculating the integral via the entered contrast function and by adapting the integral to the maximum density or brightness of a visible image,
  • that the second transformation function is determined from the difference between the first transformation function and the entered density function for the same density or brightness,
  • that low-pass image values are formed from the input image values and are transformed in accordance with the second transformation function,
  • that the transformed low-pass image values are superimposed on the input image values and
  • that the resulting sum image values are subjected to a transformation in accordance with the first transformation function.

Bei dieser Ausführungsform wird die Dynamik der großflächigen Strukturen (niedrige Ortsfrequenzen) komprimiert. Wenn - zufälligerweise - die eingegebene Dichtefunktion der korrelierten Dichtefunktion entspricht, erfolgt keinerlei Transformation der Tiefpaß-Bildwerte, d.h. die transformierten Tiefpaß-Bildwerte haben den Wert Null. In diesem Fall werden lediglich die Eingangs-Bildwerte entsprechend der ersten Transformationsfunktion transformiert, die der korrelierten Dichtefunktion entspricht. Wenn die genannte Voraussetzung nicht erfüllt ist, ergeben sich in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der eingegebenen und der korrelierten Dichtefunktion durch die Transformation von Null verschiedene Tiefpaß-Bildwerte, wodurch der Dynamik-Umfang für die großflächigen Bildbereiche (niedrige Ortsfrequenzen) verändert - in der Regel komprimiert - wird. In this embodiment, the dynamics of the large-scale structures (low spatial frequencies) compressed. If - by chance - the one entered Density function corresponds to the correlated density function, there is none at all Transformation of the low-pass image values, i.e. the transformed low-pass image values have the value zero. In this case, only the input image values transformed according to the first transformation function, that of the correlated Density function corresponds. If the above requirement is not met, result from the difference between the entered and the correlated density function by transforming it from zero Low pass image values, which creates the dynamic range for the large image areas (low spatial frequencies) is changed - usually compressed - is.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,

  • daß die erste Transformationsfunktion der eingegebenen Dichtefunktion entspricht,
  • daß die zweite Transformationsfunktion aus der Differenz der eingegebenen Kontrastfunktion und der korrelierten Kontrastfunktion bestimmt wird,
  • daß aus den Eingangs-Bildwerten Hochpaß-Bildwerte abgeleitet werden,
  • daß die Hochpaß-Bildwerte mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert werden, dessen Abhängigkeit von den Tiefpaß-Bildwerten der zweiten transformationsfunktion entspricht
  • daß die Eingangs-Bildwerte einer Transformation entsprechend der ersten Transformationsfunktion unterzogen werden und
  • daß zur Bildung der Ausgangsbildwerte die transformierten Eingangs-Bildwerte und die mit dem Gewichtungsfaktor multiplizierten Hochpaß-Bildwerte bildpunktweise überlagert werden.
In another embodiment of the invention,
  • that the first transformation function corresponds to the entered density function,
  • that the second transformation function is determined from the difference between the entered contrast function and the correlated contrast function,
  • that high-pass image values are derived from the input image values,
  • that the high-pass image values are multiplied by a weighting factor whose dependence on the low-pass image values corresponds to the second transformation function
  • that the input image values are subjected to a transformation corresponding to the first transformation function and
  • that the transformed input image values and the high-pass image values multiplied by the weighting factor are superimposed pixel by pixel to form the output image values.

Unter korrelierter Kontrastfunktion wird dabei diejenige Kontrastfunktion verstanden, die mit der vom Benutzer eingegebenen Dichtefunktion korreliert ist, d.h. dem Differentialquotienten dieser Dichtefunktion entspricht. Entsprechend wird unter korrelierter Dichtefunktion die Dichtefunktion verstanden, die mit der vom Benutzer eingegebenen Kontrastfunktion korreliert ist, d.h. dem Integral über die Kontrastfunktion entspricht.Correlated contrast function is understood to mean that contrast function which is correlated with the density function entered by the user, i.e. corresponds to the differential quotient of this density function. Accordingly correlated density function is understood to mean the density function which corresponds to that of Contrast function entered by the user is correlated, i.e. the integral over the Contrast function corresponds.

Bei dieser letzten Ausführungsform werden, ähnlich wie bei dem "Unsharp Masking"-Verfahren, die Hochpaß-Bildwerte mit einem - in der Regel nicht konstanten - Gewichtungsfaktor multipliziert. Wenn die korrelierte Dichtefunktion mit der eingegebenen Dichtefunktion zufälligerweise übereinstimmt, ist der Gewichtungsfaktor Null, und die gewünschte Kontrast- und Dichtefunktion wird dabei dadurch erzielt, daß lediglich die Eingangs-Bildwerte entsprechend der eingegebenen Dichtefunktion transformiert werden. Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, dann ergibt sich der Gewichtungsfaktor aus der Differenz zwischen der eingegebenen Kontrastfunktion und der korrelierten Kontrastfunktion.In this last embodiment, similar to that "Unsharp masking" process, the high-pass image values with a - usually not constant - weighting factor multiplied. If the correlated density function coincidentally with the entered density function, is the Weighting factor zero, and the desired contrast and density function thereby achieved that only the input image values corresponding to the entered density function can be transformed. This requirement is not fulfilled, then the weighting factor results from the difference between the entered contrast function and the correlated contrast function.

Eine für Röntgenaufnahmesysteme geeignete Ausbildung der Erfindung, bei der davon ausgegangen wird, daß durch die Röntgenaufnahme digitale Bildwerte gebildet werden, die der Dosis bzw. der Belichtung in den betreffenden Bildpunkten proportional sind, sieht vor, daß die EingangsBildwerte aus diesen Bildwerten durch eine logarithmische Transformation abgeleitet werden.An embodiment of the invention suitable for X-ray imaging systems in which it is assumed that the X-ray exposure digital image values are formed, the dose or the exposure in the relevant pixels are proportional, provides that the input image values from these image values a logarithmic transformation can be derived.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch

  • a) eine Detektoranordnung (4,5) zur Umsetzung der ortsabhängigen Strahlungsintensität einer Röntgenaufnahme in ein aus digitalen Eingangs-Bildwerten (E) bestehendes Datenfeld,
  • b) Mittel (15) zur getrennten Eingabe einer Dichtefunktion (Di) und einer Kontrastfunktion (Ci),
  • c) Mittel (16) zum Ableiten einer ersten Transformationsfunktion (T1) und einer zweiten Transformationsfunktion (T2) aus der Kontrastfunktion und der Dichtefunktion,
  • d) einen ersten und einen zweiten Signalpfad zur Verarbeitung der Eingangs-Bildwerte
  • e) ein räumlich wirkendes Filter (11;22,23) in dem einen Signalpfad zur Erzeugung von Tiefpaß-Bildwerten (L0) oder von Hochpaß-Bildwerten (H) aus den Eingangs-Bildwerten (E),
  • f) eine die gefilterten Bildwerte verarbeitenden Transformationsanordnung (12;24,25) zum Transformieren der Tiefpaß- oder Hochpaß-Bildwerte gemäß der einen Transformationsfunktion (T2;G),
  • g) eine Überlagerungseinrichtung (14;27) zum Überlagern der Bildwerte aus den beiden Signalpfaden, die jeweils dem gleichen Bildpunkt zugeordnet sind, zur Erzeugung von Summen-Signalen
  • h) eine zweite Transformationsanordnung (17;21) zum Transformieren der im zweiten Signalpfad oder am Ausgang der Überlagerungseinrichtung anliegenden Bildwerte gemäß der anderen Transformationsfunktion,
  • i) eine die Summen-Bildwerte als sichtbares Bild ausgebenden Bildausgabe-Einheit (18).
    • An arrangement for carrying out the method is characterized by
  • a) a detector arrangement (4, 5) for converting the location-dependent radiation intensity of an X-ray image into a data field consisting of digital input image values (E),
  • b) means (15) for separately entering a density function (D i ) and a contrast function (C i ),
  • c) means (16) for deriving a first transformation function (T 1 ) and a second transformation function (T 2 ) from the contrast function and the density function,
  • d) a first and a second signal path for processing the input image values
  • e) a spatially acting filter (11; 22, 23) in the one signal path for generating low-pass image values (L 0 ) or high-pass image values (H) from the input image values (E),
  • f) a transformation arrangement (12; 24, 25) processing the filtered image values for transforming the low-pass or high-pass image values according to the one transformation function (T 2 ; G),
  • g) a superimposition device (14; 27) for superimposing the image values from the two signal paths, which are each assigned to the same image point, for generating sum signals
  • h) a second transformation arrangement (17; 21) for transforming the image values present in the second signal path or at the output of the superimposition device according to the other transformation function,
  • i) an image output unit (18) which outputs the sum image values as a visible image.

    • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Röntgeneinrichtung, mit der eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden kann,
  • Fig. 2a bis 2e den Verlauf verschiedener, für die erfindungsgemäßen Verfahren wichtiger Funktionen,
  • Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Ableitung der beiden Transformationsfunktionen aus der eingegebenen Kontrast- und Dichtefunktion für die Ausführungsform nach Fig. 1 und
  • Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
  • 1 shows a schematic block diagram of an X-ray device with which a first embodiment of the method according to the invention can be carried out,
  • 2a to 2e the course of various functions which are important for the method according to the invention,
  • Fig. 3 is a flow chart for deriving the two transformation functions from the entered contrast and density function for the embodiment of Fig. 1 and
  • Fig. 4 is a schematic block diagram of a second embodiment of the method according to the invention.
  • 5 shows a schematic block diagram of a preferred embodiment of the method according to the invention.

    • Gemäß Fig. 1 emittiert ein Röntgenstrahler 1 ein Röntgenstrahlenbündel 2, das einen Patienten 3 durchsetzt. Das dadurch erzeugte Röntgenstrahlenrelief wird von einem Bilddetektor 4, 5 in ein elektrisches Signal umgesetzt, dessen zeitlicher Verlauf dem räumlichen Verlauf der Röntgenstrahlung hinter dem Objekt entspricht. Der Bilddetektor umfaßt eine zylinderförmige Trommel 4, die um eine Achse 40 drehbar ist und mit einem Fotoleiter - vorzugsweise Selen - beschichtet ist. Das Röntgenstrahlenrelief wird in ein Ladungsmuster auf dem Fotoleiter umgesetzt, das mit Hilfe eines geeigneten Sensors 5, der parallel zur Drehachse 40 verschiebbar angeordnet ist, bei rotierender Trommel ausgelesen und in ein elektrisches Signal umgesetzt wird.1, an X-ray emitter 1 emits an X-ray beam 2, the one Patient 3 penetrated. The resulting X-ray relief is created by one Image detector 4, 5 converted into an electrical signal, the temporal course of which corresponds to the spatial course of the X-rays behind the object. The image detector comprises a cylindrical drum 4 which is rotatable about an axis 40 and is coated with a photoconductor - preferably selenium. The X-ray relief is converted into a charge pattern on the photoconductor, which with the help a suitable sensor 5, which is arranged to be displaceable parallel to the axis of rotation 40 is read out with the drum rotating and converted into an electrical signal becomes.

    Das Ausgangssignal des Sensors 5 wird einem Verstärker 6 zugeführt und danach in einem Analog-Digitalwandler 7 in einer Folge von z.B. 16 bit breiten Datenworten umgesetzt. Diese Datenworte sind der Belichtung bzw. der Dosis D proportional, die durch die Röntgenaufnahme in den einzelnen Bildpunkten erzeugt wird. Diese digitalen Datenworte werden in einem Bildprozessor in einer Reihe von Verarbeitungsschritten, die in der Fig. 1 durch einzelne Blöcke symbolisiert sind, einer Bildverarbeitung unterzogen.The output signal of the sensor 5 is fed to an amplifier 6 and then in an analog-digital converter 7 in a sequence of e.g. 16 bit wide data words implemented. These data words are proportional to the exposure or the dose D, which is generated by the x-ray in the individual pixels. This digital data words are processed in an image processor in a series of processing steps, which are symbolized in FIG. 1 by individual blocks, one Subjected to image processing.

    In einem ersten Schritt (Block 8) erfolgt eine Korrektur der Datenworte, die sämtliche detektorspezifischen Fehler in den Datenworten beseitigt, so daß anschließend ein von diesen Fehlern befreiter Datensatz zur Verfügung steht. Die einzelnen Datenworte des so korrigierten Datensatzes werden einer logarithmischen Transformation unterzogen (Block 9), vorzugsweise mit Hilfe eines Tabellenspeichers (lookup-table), gemäß der Formel E = log D/D0, wobei D0 eine Referenzdosis ist, die in an sich bekannter Weise aus dem Inhalt des Bildes z.B. durch eine Histogramm-Analyse abgeleitet wird. Die dabei entstehenden Datenworte E sind dem Logarithmus der in den einzelnen Bildpunkten sich ergebenden Dosis D bzw. Belichtung proportional. Diese Datenworte werden im folgenden als Eingangs-Bildwerte E bezeichnet.In a first step (block 8), the data words are corrected, which eliminates all detector-specific errors in the data words, so that a data record freed from these errors is then available. The individual data words of the data record corrected in this way are subjected to a logarithmic transformation (block 9), preferably with the aid of a lookup table, according to the formula E = log D / D 0 , where D 0 is a reference dose which is in itself is known to be derived from the content of the image, for example by a histogram analysis. The resulting data words E are proportional to the logarithm of the dose D or exposure resulting in the individual pixels. These data words are referred to below as input image values E.

    Die Eingangs-Bildwerte E werden in einem Speicher 10 gespeichert und einer Tiefpaßfilterung unterzogen (Block 11). Dabei wird jedem Bildpunkt ein Tiefpaß-Bildwert L0 zugeordnet, der dem arithmetischen Mittelwert der Eingangs-Bildwerte von denjenigen Bildpunkten entspricht die in einem Kernel liegen, einem vorzugsweise quadratischen Teilbereich der Röntgenaufnahme, in dessen Zentrum sich der Bildpunkt befindet, für den der Tiefpaß-Bildwert gebildet werden muß. Der Kernel sollte deutlich größer sein als die für die medizinische Diagnose relevanten feinen Strukturen und z.B. einer Fläche von 3 cm x 3 cm entsprechen. Nacheinander werden für alle Bildpunkte auf diese Weise Tiefpaß-Bildwerte Lo erzeugt.The input image values E are stored in a memory 10 and subjected to low-pass filtering (block 11). Each pixel is assigned a low-pass image value L 0 , which corresponds to the arithmetic mean of the input image values of those pixels that are in a kernel, a preferably square section of the X-ray image, in the center of which is the pixel for which the low-pass filter Image value must be formed. The kernel should be significantly larger than the fine structures relevant for medical diagnosis and correspond to an area of 3 cm x 3 cm, for example. In this way, low-pass image values L o are generated in succession for all pixels.

    Die Tiefpaß-Bildwerte Lo werden danach einer Transformation entsprechend einer Transformationsfunktion T2 unterzogen (Block 12). Die Transformationsfunktion hängt auf noch zu erläuternde Weise von der Kontrastfunktion Ci und der Dichtefunktion Di ab, die der Benutzer - unabhängig voneinander - vorgeben kann, woraus (Block 16) die Transformationsfunktion T2 errechnet wird. Die Transformation erfolgt zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Tabellenspeichers (lookup-table), der die Eingangswerte - in diesem Fall die Tiefpaß-Bildwerte Lo als Adressen interpretiert, unter denen die transformierten Bildwerte L gespeichert sind.The low-pass image values L o are then subjected to a transformation in accordance with a transformation function T 2 (block 12). The transformation function depends in a manner yet to be explained on the contrast function C i and the density function D i , which the user can specify independently of one another, from which (block 16) the transformation function T 2 is calculated. The transformation is expediently carried out with the aid of a table memory (lookup table) which interprets the input values - in this case the low-pass image values L o as addresses, under which the transformed image values L are stored.

    Die Vorgabe der Funktionen Ci und Di durch den Benutzer kann mittels einer geeigneten Eingabeeinheit z.B. einer Tastatur oder einem Graphiktablett erfolgen. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, daß der Benutzer die Dichte- und die Kontrastfunktion dadurch vorgibt, daß er jeweils eine Kontrastfunktion und eine Dichtefunktion aus jeweils einer bereits vorhandenen und in einem Speicher abgelegten Gruppe von Kontrast- bzw. Dichtefunktionen auswählt.The functions C i and D i can be specified by the user using a suitable input unit, for example a keyboard or a graphics tablet. In principle, however, it would also be possible for the user to specify the density and the contrast function by selecting a contrast function and a density function from a group of contrast or density functions that are already present and stored in a memory.

    Die Werte L stellen somit die transformierten Tiefpaß-Bildwerte dar. Sie werden nach der Transformation gespeichert (Block 13). Die gespeicherten Eingangs-Bildwerte E und die gespeicherten transformierten Tiefpaß-Bildwerte L werden bildpunktweise summiert, so daß der entstehende Summen-Bildwert S der Summe des Eingangs-Bildwertes E und des transformierten Tiefpaß-Bildwertes L entspricht, die jeweils dem gleichen Bildpunkt zugeordnet sind. The values L thus represent the transformed low-pass image values saved after the transformation (block 13). The saved input image values E and the stored transformed low-pass image values L become Summed pixel by pixel, so that the resulting total image value S is the sum corresponds to the input image value E and the transformed low-pass image value L, which are each assigned to the same pixel.

    Die so entstandenen Summen-Bildwerte S werden einer Transformation gemäß einer Transformationsfunktion T1 unterzogen. Die Transformationsfunktion T1 wird auf noch zu beschreibende Weise im Block 16 aus der vom Benutzer vorgegebenen Kontrastfunktion Ci abgeleitet. Die durch diese Transformation entstehenden Ausgangs-Bildwerte A werden einer Bildausgabeeinheit 18 zugeleitet, beispielsweise einem Laser-Imager, der daraus ein sichtbares Bild erzeugt, dessen Dichte linear von der Größe der Ausgangs-Bildwerte A abhängt.The resulting sum image values S are subjected to a transformation in accordance with a transformation function T 1 . The transformation function T 1 is derived in a manner to be described in block 16 from the contrast function C i specified by the user. The output image values A resulting from this transformation are fed to an image output unit 18, for example a laser imager, which generates a visible image therefrom, the density of which depends linearly on the size of the output image values A.

    Die Wirkung der beschriebenen Verarbeitungsschritte hängt von der Größe der Strukturen im Röntgenbild ab. Kleine Strukturen, die deutlich kleiner sind als der erwähnte Kernel, haben auf die Tiefpaß-Bildwerte Lo bzw. L keinen Einfluß. Sie wirken sich nur auf die Eingangs-Bildwerte E aus und werden nur durch die im Block 17 vorgenommene Transformation gemäß der Transformationsfunktion T1 beeinflußt. Diese Transformationsfunktion entspricht im Prinzip derjenigen Dichtefunktion, die mit der eingegebenen Kontrastfunktion korreliert ist. Deshalb ergibt sich für die feinen Strukturen der mit der vom Benutzer eingegebenen Kontrastkurve Ci verbundene Kontrast.The effect of the processing steps described depends on the size of the structures in the X-ray image. Small structures that are significantly smaller than the kernel mentioned have no influence on the low-pass image values L o or L. They only affect the input image values E and are only influenced by the transformation carried out in block 17 according to the transformation function T 1 . In principle, this transformation function corresponds to that density function which is correlated with the entered contrast function. Therefore, the contrast associated with the contrast curve C i entered by the user results for the fine structures.

    Die groben Strukturen werden durch die Tiefpaßfilterung nicht unterdrückt. Deshalb werden diese Strukturen sowohl von der Transformationsfunktion T1 als auch von der Transformationsfunktion T2 beeinflußt. Die Transformationsfunktion T2 ist so gewählt, daß sich für die groben Bilddetails nach dieser Transformation und Summierung mit den Eingangs-Bildwerten E (Block 14) und nach der weiteren Transformation (Block 17) für die groben Bildstrukturen der gewünschte bzw. vom Benutzer vorgegebene Dichteverlauf Di ergibt.The coarse structures are not suppressed by the low-pass filtering. Therefore, these structures are influenced by both the transformation function T 1 and the transformation function T 2 . The transformation function T 2 is selected such that the desired density curve or the user-specified density curve for the rough image details after this transformation and summation with the input image values E (block 14) and after the further transformation (block 17) D i results.

    Im folgenden wird anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert, wie die Transformationsfunktionen T1 und T2 aus der Dichtefunktion Di und der Kontrastfunktion Ci abgeleitet werden, die vom Benutzer vorgegeben werden. In the following it will be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3 how the transformation functions T 1 and T 2 are derived from the density function D i and the contrast function C i which are specified by the user.

    Gemäß dem Diagramm von Fig. 3 gibt der Benutzer zunächst die Kontrastfunktion Ci vor (Block 161). Fig. 2a zeigt eine derartige Kontrastfunktion Ci, d.h. den Kontrast als Funktion des Logarithmus der auf einen Referenzwert normierten Belichtung oder Dosis bzw. - da zwischen der Belichtung B und den Bildwerten ein linearer Zusammenhang besteht - als Funktion der Eingangs-Bildwerte E. Der Benutzer muß die Kontrastfunktion lediglich an einigen Stützstellen vorgeben, die in Fig. 2a durch Kreuze markiert sind. Der in ausgezogenen Linien dargestellte Verlauf der Kontrastfunktion ergibt sich daraus durch geeignete Glättungsverfahren, z.B. durch eine kubische SplineInterpolation.According to the graph of FIG. 3, the user first gives the contrast function C i before (block 161). 2a shows such a contrast function C i , ie the contrast as a function of the logarithm of the exposure or dose normalized to a reference value or - since there is a linear relationship between the exposure B and the image values - as a function of the input image values E. Der The user only has to specify the contrast function at some support points, which are marked by crosses in FIG. 2a. The course of the contrast function shown in solid lines results from suitable smoothing methods, for example, by cubic spline interpolation.

    Im zweiten Verarbeitungsschritt (Block 162) wird eine Hilfsfunktion H errechnet, die der korrelierten Dichtefunktion, d.h. dem Integral über die Kontrastfunktion von einem sehr niedrigen Wert von log B (z.B. < -2) bzw. von E bis zu dem jeweiligen Wert von log B (bzw E) entspricht. Diese Hilfsfunktion ist in Fig. 2b dargestellt. Sie stellt den Verlauf der Dichte dar, den ein Film haben würde, wenn sein Kontrast entsprechend der in Fig. 2a dargestellten Kontrastfunktion verlaufen würde. Ein solcher Dichteverlauf ist aber aus zwei Gründen nicht möglich:

  • a) Im Beispiel ergeben sich Dichtewerte von fast 10. Derart hohe Dichtewerte lassen sich einerseits mit den üblichen Bildausgabe-Einheiten kaum erreichen. Andererseits würde das menschliche Auge in diesen hohen Dichtebereichen keinerlei Bildinformation mehr erkennen können.
  • b) Die Funktion H repräsentiert nur die dem Kontrast Ci gemäß Fig. 2a zugeordnete Dichtefunktion, in der Regel aber nicht die Dichtefunktion Di, die der Benutzer an der Eingabeeinheit 15 (Fig. 1) vorgegeben hat.
    • In the second processing step (block 162) an auxiliary function H is calculated, that of the correlated density function, ie the integral via the contrast function, from a very low value of log B (eg <-2) or from E to the respective value of log B (or E) corresponds. This auxiliary function is shown in Fig. 2b. It represents the course of the density that a film would have if its contrast were to follow the contrast function shown in FIG. 2a. Such a density curve is not possible for two reasons:
  • a) In the example there are density values of almost 10. Such high density values can hardly be achieved with the usual image output units. On the other hand, the human eye would no longer be able to recognize any image information in these high density ranges.
  • b) The function H represents only the density function assigned to the contrast C i according to FIG. 2a, but usually not the density function D i that the user has specified on the input unit 15 (FIG. 1).

    • Im nächten Schritt (Block 163) erfolgt eine Reskalierung oder Stauchung, d.h. eine Anpassung der Funktion H an den vorhandenen Dichtebereich, ohne daß dabei der Gradient der Kurve geändert wird. Zu diesem Zweck werden sowohl die Ordinatenwerte H als auch die Abszissenwerte log B mit einem Faktor q multipliziert werden, der wie folgt gebildet wird. q = (Dmax - Dmin)/Hmax In the next step (block 163) there is a rescaling or compression, ie an adaptation of the function H to the existing density range, without changing the gradient of the curve. For this purpose, both the ordinate values H and the abscissa values log B will be multiplied by a factor q, which is formed as follows. q = (D Max - D min )/H Max

    Dabei stellt Dmax bzw. Dmin die größte bzw. kleinste Dichte dar, die mit der Bildausgabe-Einheit erzielbar ist, und Hmax den Maximalwert der Kurve H in Fig. 2b. Für die reskalierten Ordinatenwerte T1 gilt dann T1 = H/q + Dmin D max or D min represents the greatest or smallest density that can be achieved with the image output unit, and H max the maximum value of curve H in FIG. 2b. Then applies to the rescaled ordinate values T 1 T 1 = H / q + D min

    Es ergibt sich somit die in Fig. 2c in ausgezogenen Linien dargestellte Funktion T1, die hinsichtlich der Steigung der Kurve H entspricht (Fig. 2b hat einen anderen Ordinaten-Maßstab als Fig. 2c!), die aber auf einen Wertebereich von etwa -0,6 bis +0,6 beschränkt ist (im Vergleich zu -2 bis +2 der Kurve H in Fig. 2b).The result is the function T 1 shown in solid lines in FIG. 2c, which corresponds to the curve H with respect to the slope (FIG. 2b has a different ordinate scale than FIG. 2c!), But which has a value range of approximately - 0.6 to +0.6 is limited (compared to -2 to +2 of curve H in Fig. 2b).

    Die Kurve T1 stellt die Transformationsfunktion dar, mit der die Werte S transformiert werden müssen, damit sich die Werte A ergeben. Dabei ist Voraussetzung, daß die Werte S auf den Wertebereich beschränkt sind, in dem die Transformationsfunktion T1 definiert ist. Im nächsten Schritt wird die so berechnete Transformationsfunktion T1 in dem Tabellenspeicher 17 gespeichert (Block 164), so daß jedem der Summen-Bildwerte S entsprechend dieser Transformationsfunktion ein Ausgangs-Bildwert A zugeordnet wird.The curve T 1 represents the transformation function with which the values S must be transformed so that the values A result. It is a prerequisite that the values S are limited to the range of values in which the transformation function T 1 is defined. In the next step, the transformation function T 1 thus calculated is stored in the table memory 17 (block 164), so that an output image value A is assigned to each of the sum image values S in accordance with this transformation function.

    Wie oben ausgeführt, entspricht die Kurve T1 der aus der vorgegebenen Kontrastfunktion Ci (Fig. 2a) ableitbaren Dichtefunktion, wenn diese errechnete Dichtefunktion (H) hinsichtlich ihrer Ordinaten- und Abszissenwerte so zusammengestaucht bzw komprimiert (oder expandiert) wird, daß der Schwärzungsumfang dem gegebenen Schwärzungsumfang der Bildausgabe-Einheit 18 angepaßt ist. Die so bestimmte Funktion T1 entspricht aber in der Regel nicht der vom Benutzer gewünschten Dichtefunktion.As explained above, the curve T 1 corresponds to the density function which can be derived from the predetermined contrast function C i (FIG. 2a) if this calculated density function (H) is compressed or compressed (or expanded) with respect to its ordinate and abscissa values in such a way that the degree of blackening the given density range of the image output unit 18 is adapted. The function T 1 determined in this way generally does not correspond to the density function desired by the user.

    Die Dichtefunktion Di, d.h. die Dichte in Abhängigkeit von dem Logarithmus der durch Referenzwert dividierten Belichtung (Dosis) bzw. in Abhängigkeit von den Eingangs-Bildwerten E bzw. den Summen-Bildwerten S wird vom Benutzer ebenso vorgegeben (Block 165) wie die Kontrastfunktion Ci. In Fig. 2d ist die vom Benutzer vorgegebene Dichtefunktion Di mit gestrichelten Linien dargestellt. Man erkennt, daß T1 deutlich von dieser Dichtefunktion Di abweicht. Um diese Abweichung zu kompensieren, wird die Differenz der Abszissenwerte von T1 und Di als Funktion des jeweiligen Abszissenwertes von Di ermittelt. Dies ist in Fig. 2c für einen Punkt auf der Kurve Di mit einem Abszissenwert von ca. 1,5 durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Abszissendifferenz zwischen T1 und Di beträgt in diesem Punkt ca. -1, so daß sich für die gesuchte Funktion bei einem Abszissenwert von +1,5 ein Ordinatenwert von -1 ergibt. Dieser Wert ist in Fig. 2d durch eine gestrichelte Linie angedeutet.The density function D i , ie the density as a function of the logarithm of the exposure (dose) divided by reference value or as a function of the input image values E or the sum image values S, is specified by the user (block 165) as is the contrast function C i . 2d, the density function D i specified by the user is shown with dashed lines. It can be seen that T 1 differs significantly from this density function D i . In order to compensate for this deviation, the difference between the abscissa values of T 1 and D i is determined as a function of the respective abscissa value of D i . This is indicated in Fig. 2c for a point on the curve D i with an abscissa value of approximately 1.5 by dashed lines. The abscissa difference between T 1 and D i is approx. -1 at this point, so that an ordinate value of -1 results for the function sought with an abscissa value of +1.5. This value is indicated in Fig. 2d by a dashed line.

    Wiederholt man diesen durch den Block 166 angedeuteten Schritt für alle Punkte auf der Kennlinie Di bzw. T1, dann ergibt sich der in Fig. 2d durch die Kurve T2 angegebene Verlauf. Diese Kurve stellt die Transformation dar, der die Tiefpaß-Bildwerte Lo unterzogen werden müssen. Die Transformationsfunktion T2 wird in den Tabellenspeicher 12 geladen, wodurch erreicht wird, daß - für großflächige Strukturen - der Zusammenhang zwischen dem Eingangs-Bildwert E und dem Ausgangs-Bildwert A der Kurve Di entspricht.If this step, indicated by block 166, is repeated for all points on the characteristic curve D i or T 1 , the course indicated by the curve T 2 in FIG. 2d results. This curve represents the transformation to which the low-pass image values L o must be subjected. The transformation function T 2 is loaded into the table memory 12, which ensures that - for large-area structures - the relationship between the input image value E and the output image value A corresponds to the curve D i .

    Wie bereits erwähnt, erzeugt die Bildausgabe-Einheit 18, z.B. ein Laser-Imager, aus den Ausgangs-Bildwerten A ein sichtbares Bild, dessen Dichte linear von den Augangs-Bildwerten A abhängt. Im allgemeinen ist aber der Zusammenhang zwischen der Intensität des Laserstrahls und der Dichte des damit erzeugten Bildes nichtlinear. Um diese Nichtlinearität auszugleichen, umfaßt die Bildausgabe-Einheit 18 einen weiteren Tabellenspeicher 181, dessen Ausgangssignal über einen Digital-Analogwandler 182 eine Einheit 183 zugeführt wird, die die Belichtung des zu erzeugenden sichtbaren Bildes entsprechend dem analogen Ausgangssignal steuert. Somit erfährt das Summensignal S nacheinander eine Transformation entsprechend der Transformationsfunktion T1 und eine weitere Transformation entsprechend der vorgegebenen Kennlinie des Bildwiedergabegerätes 18. Es ist für den Fachmann klar, daß er die beiden aufeinanderfolgenden Transformationen zu einer einzigen Transformation - mit einer entsprechend geänderten Transformationsfunktion - kombinieren kann, so daß anstelle zweier Tabellenspeicher nur noch ein Tabellenspeicher erforderlich ist.As already mentioned, the image output unit 18, for example a laser imager, generates a visible image from the output image values A, the density of which depends linearly on the output image values A. In general, however, the relationship between the intensity of the laser beam and the density of the image generated with it is non-linear. In order to compensate for this non-linearity, the image output unit 18 comprises a further table memory 181, the output signal of which is fed via a digital-analog converter 182 to a unit 183 which controls the exposure of the visible image to be generated in accordance with the analog output signal. Thus, the sum signal S successively undergoes a transformation in accordance with the transformation function T 1 and a further transformation in accordance with the predetermined characteristic curve of the image display device 18. It is clear to the person skilled in the art that he combines the two successive transformations into a single transformation - with a correspondingly changed transformation function can, so that only one table memory is required instead of two table memories.

    In Fig. 4 ist ein schematisches Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei dem die Erzeugung der Eingangs-Bildwerte E und die Verarbeitung der Ausgangs-Bildwerte A auf die gleiche Weise erfolgt wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild, weshalb die dazu erforderlichen Teile der Einfachheit halber in Fig. 4 weggelassen sind. Während aber bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform aus den Eingangs-Bildwerten E Tiefpaß-Bildwerte abgeleitet werden, die nach Transformation zu den Eingangs-Bildwerten addiert werden, werden bei der Ausführungsform nach Fig. 4 gewichtete Hochpaß-Bildwerte zu den - zuvor transformierten - Eingangs-Bildwerten addiert entsprechend dem sogenannten Unsharp-Masking-Verfahren. Im einzelnen geschieht bei der erfindungsgemäßen Modifikation dieses bekannten Verfahrens folgendes:4 is a schematic block diagram of another embodiment of the Invention shown, in which the generation of the input image values E and Processing of the output image values A is done in the same way as that 1, which is why the necessary parts of the 4 are omitted for the sake of simplicity. But while in the in Fig. 1st embodiment shown from the input image values E low-pass image values are derived, which are added to the input image values after transformation 4 are weighted high-pass image values added to the - previously transformed - input image values according to the so-called unsharp masking process. Happens in detail in the modification of this known method according to the invention:

    Die Eingangs-Bildwerte E werden einer ersten Transformation mittels eines Tabellenspeichers 21 unterzogen, so daß sich transformierte Bildwerte Et ergeben. Die Transformation erfolgt dabei entsprechend einer Transformationsfunktion F, bei der die transformierten Bildwerte Et in gleicher Weise von den Eingangs-Bildwerten E abhängen, in der bei der vom Benutzer vorgegebenen Dichtefunktion Di die Dichte D vom Logarithmus der Belichtung (log B) abhängt. Die Transformationsfunktion F läßt sich somit unmittelbar aus der Dichtefunktion Di ableiten. The input image values E are subjected to a first transformation by means of a table memory 21, so that transformed image values E t result. The transformation takes place in accordance with a transformation function F, in which the transformed image values E t depend in the same way on the input image values E, in which, in the density function D i specified by the user, the density D depends on the logarithm of the exposure (log B). The transformation function F can thus be derived directly from the density function D i .

    Außerdem werden die Eingangs-Bildwerte E einer Tiefpaßfilterung unterzogen (Block 22), wobei bezüglich der Größe des Kernels des Tiefpaßfilters die in Verbindung mit Fig. 1 gemachten Ausführungen gelten. Die auf diese Weise erzeugten Tiefpaß-Bildwerte L werden von den Eingangs-Bildwerten E subtrahiert (Block 23). Da die Eingangs-Bildwerte E Informationen sowohl über kleine als auch große Strukturen enthalten, während die Tiefpaß-Bildwerte L nur noch Informationen über große Strukturen enthalten, beinhalten die aus der Subtraktion resultierenden Bildwerte H nur Informationen über die feinen Strukturen. Es handelt sich also um Hochpaß-Bildwerte H. Die Hochpaß-Bildwerte H werden mit einem Gewichtungsfaktor G multipliziert, der von den Tiefpaß-Bildwerten L abhängig ist. (Block 25)In addition, the input image values E are subjected to low-pass filtering (Block 22), with respect to the size of the kernel of the low pass filter, the in Connection made with Fig. 1 apply. That way Low-pass image values L generated are subtracted from the input image values E. (Block 23). Since the input image values E information about both small and contain large structures, while the low-pass image values L only contain information Contained over large structures include those resulting from subtraction Image values H only information about the fine structures. So it's about around high-pass image values H. The high-pass image values H are calculated with a weighting factor G multiplied, which is dependent on the low-pass image values L. (Block 25)

    Wie der Gewichtungsfaktor G in Abhängigkeit von den Tiefpaß-Bildwerten L gewonnen wird, wird in Verbindung mit Fig. 2e erläutert. Dabei stellt die Kurve Ci die vom Benutzer vorgegebene Kontrastfunktion dar (vergl. auch Fig. 2a). Die Kurve D'i entspricht der korrelierten Kontrastfunktion, d.h. dem Differentialquotienten der Dichtefunktion Di nach dem Logarithmus B, so daß gilt D'i = dDi/d(log B) How the weighting factor G is obtained as a function of the low-pass image values L is explained in connection with FIG. 2e. Curve C i represents the contrast function specified by the user (see also FIG. 2a). The curve D ' i corresponds to the correlated contrast function, ie the differential quotient of the density function D i according to the logarithm B, so that the following applies D ' i = dD i / d (log B)

    Die so ermittelte Funktion D'i entspricht der Kontrastfunktion, den ein Film mit der vom Benutzer vorgegebenen Dichtefunktion Di aufweisen würde. Der Gewichtungsfaktor G ergibt sich aus der Differenz dieser beiden Werte, d.h. G = Ci - D'i The function D ' i determined in this way corresponds to the contrast function that a film with the density function D i specified by the user would have. The weighting factor G results from the difference between these two values, ie G = C i - D ' i

    Man erkennt aus Fig. 2d, daß für die Abszissenwerte, für die die korrelierte Kontrastfunktion D'i der eingestellten Kontrastfunktion Ci entspricht, der Gewichtungsfaktor Null ist. Für die kleinen und die großen Abszissenwerte ist Ci aber größer als D'i, so daß hier G > 0 werden muß, damit auch in diesem Bereich der erwünschte Detailkontrast erreicht wird. It is seen from Fig. 2d that the weighting factor of zero for the abscissa values for which the correlated contrast function D 'i corresponding to the set contrast function C i. For the small and the large abscissa values, however, C i is larger than D ' i , so that G> 0 must be here so that the desired detail contrast is also achieved in this area.

    Da zwischen den Eingangs- bzw. den Tiefpaß-Bildwerten einerseits und dem relativen Logarithmus der Belichtung (log B) andererseits ein linearer Zusammenhang besteht, kann die Gewichtungsfunktion G nach geeigneter Skalierung in einen Tabellenspeicher 24 geladen werden, der für jeden Tiefpaß-Bildwert L den zugehörigen Gewichtungsfaktor G ausgibt. Die Hochpaß-Bildwerte H werden mit dem jeweiligen Gewichtungsfaktor G multipliziert (Block 25), und das so erhaltene Produkt G x H wird gespeichert (Block 26). Es entspricht ebenfalls einer Transformation, die in diesem Fall jedoch von zwei Parametern abhängt, nämlich von H und von L.Since between the input or low-pass image values on the one hand and the relative logarithm of exposure (log B) on the other hand a linear relationship exists, the weighting function G after a suitable scaling into one Table memory 24 are loaded, the L for each low-pass image value outputs the associated weighting factor G. The high-pass image values H become with multiplied by the respective weighting factor G (block 25), and the resultant Product G x H is stored (block 26). It’s also a transformation, which in this case depends on two parameters, namely H and from L.

    Es werden dann die transformierten Eingangs-Bildwerte Et und die gewichteten Hochpaß-Bildwerte Ht, die demselben Bildpunkt zugeordnet sind, addiert (Block 27), und die so gewonnenen Bildwerte A werden der nicht dargestellten Bildausgabe-Einheit zugeführt.The transformed input image values E t and the weighted high-pass image values H t which are assigned to the same pixel are then added (block 27), and the image values A obtained in this way are fed to the image output unit (not shown).

    In Fig. 5 ist das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform schematisch dargestellt. Die Signalverarbeitung vor dem Eingangs-Bildwertspeicher 10 erfolgt dabei so wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert. Während bei den in Fig. 1 und Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispielen jedoch nur in einem der beiden Signalpfade eine Tiefpaßfilterung (Fig. 1) oder eine Hochpaßfilterung (Fig. 4) erfolgt, während im anderen Signalpfad keine Filterung stattfindet, wird bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel in dem einen Signalpfad eine Hochpaßfilterung und in dem anderen Signalpfad eine Tiefpaßfilterung durchgeführt, und zwar jeweils mit demselben Filterkernel. Dies hat den Vorteil, daß die Transformationsfunktionen nicht mehr durch eine mehr oder weniger komplizierte Berechnung aus der Dichtefunktion Di und der Kontrastfunktion Ci, die vom Benutzer vorgegeben werden, berechnet werden, da diese Funktionen in diesem Sonderfall schon die Transformationsfunktionen darstellen. 5, the block diagram of a preferred embodiment is shown schematically. The signal processing in front of the input image value memory 10 takes place as explained in connection with FIG. 1. While in the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 4, low-pass filtering (FIG. 1) or high-pass filtering (FIG. 4) takes place only in one of the two signal paths, while no filtering takes place in the other signal path, 5 illustrated embodiment carried out high-pass filtering in one signal path and low-pass filtering in the other signal path, each with the same filter kernel. This has the advantage that the transformation functions are no longer calculated by a more or less complicated calculation from the density function D i and the contrast function C i , which are specified by the user, since in this special case these functions already represent the transformation functions.

    Demgemäß wird im einen Signalpfad (Block 32) eine Tiefpaßfilterung durchgeführt, wonach die erzeugten Tiefpaß-Bildwerte Lo einer Transformation unterzogen werden, wobei die Transformationsfunktionen der vom Benutzer vorgegebenen Dichtefunktion Di entspricht.Accordingly, low-pass filtering is carried out in a signal path (block 32), after which the generated low-pass image values L o are subjected to a transformation, the transformation functions corresponding to the density function D i specified by the user.

    Im anderen Signalpfad werden die Tiefpaß-Bildwerte Lo von den Eingangs-Bildwerten E subtrahiert (Block 33), so daß Hochpaß-Bildwerte H gebildet werden. Diese Hochpaßfilterung ist komplementär zur Tiefpaßfilterung im anderen Signalpfad, d.h. die Addition von H und Lo liefert die Eingangs-Bildwerte E. Die Hochpaß-Bildwerte werden mit einem Gewichtungsfaktor G multipliziert (Block 35), der einem Tabellenspeicher entnommen wird, in dem die Kontrastfunktion Ci, d.h. der Kontrast als Funktion der Eingangs-Bildwerte gespeichert ist. Der für die verschiedenen Bildwerte vorgesehene Kontrast (und damit der Gewichtungsfaktor) wird aus dem Tabellenspeicher 34 in Abhängigkeit von dem Tiefpaß-Bildwert Lo oder - wie gestrichelt angedeutet - durch den Eingangs-Bildwert E für den jeweiligen Bildpunkt bestimmt. Im allgemeinen ist G größer 1, so daß in dem wiederzugebenden Bild die Detailkontraste entsprechend angehoben sind. Die durch diese Multiplikation transformierten Hochpaß-Bildwerte Ht werden Bildpunkt für Bildpunkt zu den transformierten Tiefpaß-Bildwerten addiert, die jeweils demselben Bildpunkt zugeordnet sind. Die durch die Summierung gewonnenen Bildwerte A werden der nicht dargestellten Bildausgabe-Einheit zugeführt.In the other signal path, the low-pass image values L o from the input image values E subtracted (block 33), so that high-pass image values H are formed. This high-pass filtering is complementary to the low-pass filtering in the other signal path, ie the addition of H and L o provides the input image values E. The high-pass image values are multiplied by a weighting factor G (block 35), which is taken from a table memory in which the contrast function C i , ie the contrast is stored as a function of the input image values. The contrast provided for the different image values (and thus the weighting factor) is determined from the table memory 34 as a function of the low-pass image value L o or - as indicated by dashed lines - by the input image value E for the respective pixel. In general, G is greater than 1, so that the detail contrasts are increased accordingly in the image to be reproduced. The high-pass image values H t transformed by this multiplication are added pixel by pixel to the transformed low-pass image values which are each assigned to the same pixel. The image values A obtained by the summation are fed to the image output unit, not shown.

    Bisher wurde davon ausgegangen, daß die BildausgabeEinheit als sichtbares Bild z.B. ein Filmbild erzeugt, doch kann als Bildausgabe-Einheit auch ein Monitor dienen. In diesem Fall muß der Benutzer anstelle einer Dichtefunktion lediglich eine Helligkeitsfunktion vorgeben. Die Erfindung ist auch nicht nur zur Umsetzung von Röntgenaufnahmen in ein sichtbares Bild geeignet, sondern man kann damit auch die z.B. mit Hilfe von Magnetresonanz- oder Ultraschall-Verfahren gewonnenen Bilddaten entsprechend verarbeiten. Wesentlich ist nur, daß die kleineren Bildstrukturen einen geringeren Dynamikumfang haben als die größeren Bildstrukturen.So far it has been assumed that the image output unit as a visible image e.g. generates a film image, but a monitor can also be used as the image output unit serve. In this case, the user needs only one instead of a density function Specify brightness function. The invention is also not only for the implementation of X-rays are suitable in a visible image, but you can also use that e.g. obtained with the help of magnetic resonance or ultrasound methods Process image data accordingly. It is only essential that the smaller picture structures have a lower dynamic range than the larger picture structures.

    Claims (6)

    1. A method of displaying a spatial distribution of notably an X-ray image whose pixels are associated with digital input image values (E), comprising the following steps:
      entering the contrast function (Ci) and the density function (Di) desired for the display,
      processing the input image values (E) in two signal channels, summing the image values formed in the signal channels, and applying the sum image values (S) thus formed to an output unit for forming a visible image,
      filtering the input image values (E) in one signal channel in order to generate low-pass image values (Lo) or high-pass image values (H), and performing complementary filtering, or no filtering, in the other signal channel,
      transforming the image values formed in the other signal channel, or the sum image values, by means of a first transformation function (T1; F), and transforming the image values formed in the one signal channel by means of a second transformation function (T2 or G), the two transformation functions being derived from the preset density function and the present contrast function in such a manner that in the image displayed the detail contrast is in conformity with the contrast function (Ci) and the brightness, or density, of the larger image structures varies in conformity with the density function (Di).
    2. A method as claimed in Claim 1, characterized in that
      the first transformation function (T1) is formed by calculation of the integral over the contrast function (Ci) entered and by adaptation of the integral to the maximum density or brightness (Dmax) of a visible image,
      the second transformation function (T2) is determined from the difference between the first transformation function (T1) and the preset density function (Di) for each time the same density or brightness,
      from the input image values (E) there are formed low-pass image values (Lo), which are transformed in conformity with the second transformation function (T2),
      the transformed low-pass image values (L) are superposed on the input image values (E), and
      the sum image values (S) thus produced are subjected to a transformation in conformity with the first transformation function (T1).
    3. A method as claimed in Claim 1, characterized in that
      the first transformation function (F) corresponds to the density function (Di) entered,
      the second transformation function is determined from the difference between the contrast function (Ci) entered and the correlated contrast function (D'i),
      high-pass image values (H) are derived from the input image values (E),
      the high-pass image values (H) are multiplied by a weighting factor (G) whose dependency on the low-pass image values corresponds to the second transformation function (G),
      the input image values (E) are subjected to a transformation in conformity with the first transformation function (T1), and
      the transformed input image values (Et) and the high-pass image values (Ht) multiplied by the weighting factor (G) are superposed pixel-by-pixel in order to form the output image values (A).
    4. A method as claimed in Claim 1, characterized in that
      the first transformation function (F) corresponds to the density function (Di) entered,
      the second transformation function corresponds to the contrast function (Ci) entered,
      high-pass image values (H) are derived from the input image values (E),
      the high-pass image values (H) are multiplied by a weighting factor (G) whose dependency on the low-pass image values corresponds to the second transformation function (G),
      low-pass image values (L) are derived from the input image values (E),
      the low-pass image values (Lo) are subjected to a transformation in conformity with the first transformation function (T1), and
      the transformed low-pass image values (L) and the high-pass image values (Ht) multiplied by the weighting factor (G) are superposed pixel-by-pixel.
    5. A method as claimed in Claim 1 for the display of an X-ray image as a visible image, image values being formed which are proportional to the dose (B) in the individual pixels, characterized in that the input image values (E) are derived from these image values by a logarithmic transformation.
    6. A device for carrying out the method claimed in Claim 1, characterized in that it comprises
      a) a detector device (4, 5) for converting the location-dependent radiation intensity of an X-ray image into a data field consisting of digital input image values (E),
      b) means (15) for separately entering a density function (Di) and a contrast function (Ci),
      c) means (16) for deriving a first transformation function (T1) and a second transformation function (T2) from the contrast function and the density function,
      d) a first and a second signal channel for processing the input image values,
      e) a spatial filter (11; 22, 23) in the one signal channel for generating low-pass image values (Lo) or high-pass image values (H) from the input image values (E),
      f) a transformation device (12; 24, 25) which processes the filtered image values so as to transform the low-pass or high-pass image values in conformity with the one transformation function (T2; G),
      g) a superposition device (14; 27) for superposing the image values from the two signal channels, associated each time with the same pixel, in order to form sum signals,
      h) a second transformation device (17; 21) for transforming the image values present in the second signal channel or on the output of the superposition device in conformity with the other transformation function, and
      i) an image output unit (18) which outputs the sum image values as a visible image.
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